Unsicherheitsbudget

Unsicherheitsbudget bezeichnet in der Messtechnik, Wissenschaft und im Ingenieurwesen die systematische Aufteilung der Gesamtsicherheit oder Unsicherheit einer Messung, einer Kalibrierung oder eines Vorhersagemodells in einzelne Unsicherheitsquellen. Das Budget dient der Transparenz der Gesamtunsicherheit, der Identifikation der wichtigsten Beitragenden und der Priorisierung von Verbesserungen.

Typische Quellen umfassen statistische (Stichprobenfehler), systematische Fehler (Bias, Kalibrierungsfehler), instrumentelle Unsicherheiten (Auflösung, Rauschen), Daten- und Modellunsicherheiten (Inputdaten, Parameterunsicherheit), sowie methodische oder procedurelle Unsicherheiten (Verfahren, Annahmen). In vielen Anwendungen werden unabhängige Unsicherheiten durch Wurzel der Quadrat summe der Quadrate (RSS) kombiniert; bei Abhängigkeiten sind Korrekturen oder Monte-Carlo-Simulationen üblich.

Anwendungsbereiche reichen von der Metrologie und Geodäsie über Umweltmessungen bis zu Klimaprojektionen, Fernerkundung und industriellen Qualitätssicherungsprozessen. Ein typisches Beispiel ist eine CO2-Konzentrationsmessung, bei der Unsicherheiten aus Instrumentenrauschen, Kalibrierung, Stichprobenentnahme und zeitlicher Varianz berücksichtigt werden; das Budget zeigt, welcher Anteil der Gesamtunsicherheit von welchem Quelltyp stammt.

Limitierungen des Konzepts ergeben sich aus korrelierten Unsicherheiten, Nichtlinearitäten, nicht-Gaußverteilten Fehlerquellen sowie aus unbekannten oder schwer fassbaren Quellen. Eine sorgfältige, nachvollziehbare Dokumentation der Quellen, Annahmen und Berechnungsmethoden ist daher essenziell, um das Budget interpretierbar zu halten und gezielt zu verbessern.